MEDIESIGNALER INTRODUKTION

Relevanta dokument
Ljud. Låt det svänga. Arbetshäfte

Språkljudens akustik. Akustik, akustiska elementa och talanalys

Centralt innehåll. O Hur ljud uppstår, breder ut sig och kan registreras på olika sätt. O Ljudets egenskaper och ljudmiljöns påverkan på hälsan.

Grundläggande akustik. Rikard Öqvist Tyréns AB

Mål med temat vad är ljud?

Grundläggande ljud- och musikteori

Att fånga den akustiska energin

Grundläggande signalbehandling

I Rymden finns ingen luft. Varför kan man inte höra några ljud där?

Ljudfysik Patrik Eriksson 2001

Ljudlära. Ljud är Periodicitet. Introduktion. Ljudlära viktigt ur två aspekter:

Talets akustik repetition

Vad är ljud? När man spelar på en gitarr så rör sig strängarna snabbt fram och tillbaka, de vibrerar.

Digital signalbehandling Digitalt Ljud

Läran om ljudet Ljud är egentligen tryckförändringar i något material. För att ett ljud ska uppstå måste något svänga eller vibrera.

Vår hörsel. Vid normal hörsel kan vi höra:

Våglära och Optik Martin Andersson

Effekter och ljudprocessorer

Ljudteknik. Digital representation. Vad är ljud?

Digital Signalbehandling i Audio/Video

! Susanne Schötz! ! akustisk-fonetisk analys! ! grupparbete!! om vi hinner: introduktion till Praat (kort demo)!

Bilaga A, Akustiska begrepp

Grundläggande Akustik

TNMK054 - LJUDTEKNIK 1 RUM, REVERB,

Ljudalstring. Luft Luft Luft Luft Luft Luft Luft Luft. Förtätning

Frekvensplanet och Bode-diagram. Frekvensanalys

Prov i vågrörelselära vt06 Lösningsförslag

1 Figuren nedan visar en transversell våg som rör sig åt höger. I figuren är en del i vågens medium markerat med en blå ring prick.

Spektrala Transformer

Akustik. Läran om ljudet

Ljud, Hörsel. vågrörelse. och. Namn: Klass: 7A

SÄTT DIG NER, 1. KOLLA PLANERINGEN 2. TITTA I DITT SKRIVHÄFTE.

Akustik läran om ljudet

2. Ljud. 2.1 Ljudets uppkomst

Introduktion och övningar

Elektronik. Viktor Öwall, Digital ASIC Group, Dept. of Electroscience, Lund University, Sweden-

Upp gifter. c. Hjälp Bengt att förklara varför det uppstår en stående våg.

TNMK054 - LJUDTEKNIK 1 FILTER OCH VCF

Akustikformler. Pascal db db = 20 log ( p/20 µpa) p = trycket i µpa. db Pascal µpa = 20 x 10 db/20. Multiplikationsfaktor (x) db db = 10 log x

Källa: Kunskapsträdet - Fysik

Akustiska elementa. Ljudvågor. Ljud och ljudvågor (ff) Ljud och ljudvågor. Ljud och ljudvågor (3) Ljud och ljudvågor (4)

Kapitel 2 o 3 Information och bitar Att skicka signaler på en länk. Att sända information mellan datorer. Information och binärdata

Mätningar med avancerade metoder

Spektrala Transformer

Ämnesområde Hörselvetenskap A Kurs Akustik och ljudmiljö, 7 hp Kurskod: HÖ1015 Tentamenstillfälle 4

Ljudmaskiner. Dra med en fuktig pappersbit längs tråden som sitter fast i plastburken. Till påsken kan du göra en påsktupp av en likadan burk.

Ljud Molekyler i rörelse

Vågrörelselära och optik

Kapitel 2 o 3. Att skicka signaler på en länk. (Maria Kihl)

F8 Rumsakustik, ljudabsorption. Hur stoppar vi ljudet? Rumsakustik 3 förklaringsmodeller. Statistisk rumsakustik.

Källorienterat ljud Del 1

Planerad station, Misterhult.

3D- LJUD. Binaural syntes med hjälp av HRTF- filter och duplexteorin. DT1174 Ljud som informationsbärare Sandra Liljeqvist

Vågor. En våg är en störning som utbreder sig En våg överför energi från en plats till en annan. Det sker ingen masstransport

Mäta ljudnivåer och beräkna vägt reduktionstal för skiljevägg i byggnad

Kapitel 2 o 3 Information och bitar Att skicka signaler på en länk. Jens A Andersson

Gyptone Undertak 4.1 Akustik och ljud

Avancerad ljudmätare CIM8922

Hörsel- och dövverksamheten. Information till dig som har hörselnedsättning Hörselverksamheten

Formelsamling finns sist i tentamensformuläret. Ämnesområde Hörselvetenskap A Kurs Akustik och ljudmiljö, 7,5hp Kurskod: HÖ1004 Tentamenstillfälle 1

Vågfysik. Superpositionsprincipen

F8 Rumsakustik, ljudabsorption. Hur stoppar vi ljudet? Rumsakustik 3 förklaringsmodeller. Isolering. Absorption. Statistisk rumsakustik

Akustik. vågrörelse. och. Arbetshäfte. Namn: Klass:

Kod: Datum Kursansvarig Susanne Köbler. Tillåtna hjälpmedel. Miniräknare Linjal Språklexikon vid behov

Psykoakustik. Ljudtrycksnivå. Hörselns omfång. Hörnivå(loudness) Människans hörsel är ganska väl studerad och det finns bra modeller för den.

FYSIK ÅK 9 AKUSTIK OCH OPTIK. Fysik - Måldokument Lena Folkebrant

Elektronik 2018 EITA35

Ultraljudsfysik. Falun

Normal och nedsatt hörsel

Kapitel 2 o 3 Information och bitar Att skicka signaler på en länk. Jens A Andersson

Varför ljud och hörsel?

Föreläsning: Digitalt Ljud. signalbehandling. Elektronik - digital signalbehandling. Signal och spektrum. PC-ljud. Ton från telefonen.

Ljudteknik 5p htc Hz from Sc ra

Problem Vågrörelselära & Kvantfysik, FK november Givet:

Idag. Tillägg i schemat. Segmenteringsproblemet. Transkription

KÄLLA-FILTER. Repetition. Talapparaten i källa-filter perspektivet. Repetition (ff) Ljudkällor i talapparaten (ff) Ljudkällor i talapparaten

Hur jag föreläser. Normal och nedsatt hörsel. Hur jag använder bildspel. Vad använder vi hörseln till? Kommunikation. Gemenskap.

Normal och nedsatt hörsel

Ämnesområde Hörselvetenskap A Kurs Signalteori, 7,5 hp Kurskod: HÖ1007 Tentamenstillfälle

Bort med bullret! Hur minskar vi störande ljud i skolan?

INLEDNING. Översikt. Bakgrund

Signaler och system, IT3

= T. Bok. Fysik 3. Harmonisk kraft. Svängningsrörelse. Svängningsrörelse. k = = = Vågrörelse. F= -kx. Fjäder. F= -kx. massa 100 g töjer fjärder 4,0 cm

Kapitel 2 o 3 Information och bitar Att skicka signaler på en länk. Jens A Andersson

Hörselorganets anatomi och fysiologi Medicinska aspekter på hörselskador hos barn Hur vi hör Varför vissa barn inte hör

Kihl & Andersson: , 3.1-2, (ej CDM) Stallings: 3.1-4, 5.1, 5.2, 5.3, 8.1, 8.2

Resttentamen i Signaler och System Måndagen den 11.januari 2010, kl 14-19

Signalbehandling Röstigenkänning

Ljudrum. Inspelningsstudio Projektstudio Masteringstudio Hörsal Konsertsal

Vågrörelselära och optik

Att placera studiomikrofoner

Akustikguiden.

VARFÖR LJUD OCH HÖRSEL?

Örat. Johnson, Kap 3. Basic audition

Tre lagar Vid ljudinspelning är det avgörande att känna till tre viktiga lagar: Ljudvågors spridning. Ljudvågors dämpning och reflektion. Ljudkvot.

Signalkedjan i små PA-system. Illustrationen till vänster. Grundläggande signalflöde i ett PA-system. Delar i de gråmarkerade

App for measurements

Laboration 3, TNGD10 Rörliga medier

1. a) I en fortskridande våg, vad är det som rör sig från sändare till mottagare? Svara med ett ord. (1p)

Data och Information. Dr. Johan Hagelbäck.

Transkript:

Rev. 150119 US MEDIESIGNALER INTRODUKTION 1

VILKA PROBLEM LÖSER VI MED SIGNAL- BEHANDLING? Akustik. Inspelning av sorl från fikarummet vid TFE. Varför pratar alla så högt? Varför hör man inte vad någon säger? Vad bör man göra för att förbättra miljön? Vilka teoretiska metoder finns? 2

VILKA PROBLEM LÖSER VI MED SIGNALBEHANDLING? Bildbehandling: Av misstag har ett foto tagits med felaktig avståndsinställning (fokus). Med signalbehandling kan felet reduceras i efterhand. 3

EX2. FLADDERMUSSIGNAL 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 x 10-3 sek 4

FLADDERMUSFREKVENSER Obs! Frekvensinnehållet är 1/3 av orginalets. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 x 10 5 4 Hz

EX3. LJUDSIGNALER FRÅN FIKARUM 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 sek 6

FIKARUMSFREKVENSER 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 x 10 3 Hz 7

NÅGRA STANDARDSIGNALER OCH DERAS SPEKTRUM Sinus (400 Hz) 0 2000 5 4000 10 Fyrkant (400 Hz) Harmonisk avklingning 1/k (k udda) 0 2000 5 4000 10 8

NÅGRA STANDARDSIGNALER OCH DERAS SPEKTRUM Sågtand (400 Hz) Harmonisk avklingning 1/k 0 2000 4000 Triangel (400 Hz) Harmonisk avklingning 1/k 2 (k udda) 0 2000 100 5 24000 10 9

VAD ÄR LJUD? HUR UPPFATTAR VI LJUD?

LJUDVÅGOR Ljud uppstår när något vibrerar lufttryck Högtalarmembran Förtätning Förtunning

LJUDVÅGOR Ljudvågens egenskaper: Frekvens Våglängd Amplitud

FREKVENS Antalet svängningar per sekund Anges i Hertz (Hz) En period tiden för en svängning En period (0,2 s) 5 Hz 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Tid (s)

HÖRSELTEST 20Hz 600Hz 10000Hz 30Hz 700Hz 11000Hz 40Hz 800Hz 12000Hz 50Hz 900Hz 13000Hz 60Hz 1000Hz 14000Hz 70Hz 2000Hz 15000Hz 80Hz 3000 Hz 16000Hz 90Hz 4000Hz 17000Hz 100Hz 5000Hz 18000Hz 200Hz 6000Hz 19000Hz 300Hz 7000Hz 20000Hz 400Hz 500Hz 8000Hz 9000Hz

FREKVENS Vi kan höra 20-20000 Hz Försämras med åldern Unga barn kan höra upp till 23 khz Över 60 år hör man sällan över 8 khz Under 20 Hz infraljud Vi känner ofta vibrationerna Över 20 khz ultraljud

LJUDVÅGOR

VÅGLÄNGD Ljudet breder ut sig med ljudets hastighet Beroende av medium Material, temperatur mm Ca 340 m/s i luft, rumstemperatur Våglängd Våglängd Hastighet Frekvens

FREKVENS Tidsplan Frekvensplan En enda ton (sinusvåg) Fördubbling av frekvensen en oktav 220 Hz 440 Hz 880 Hz = Amplitud Frekvens

FREKVENS Ljud innehåller oftast flera frekvenser Alla ljud kan skapas genom att addera sinustoner + Amplitud = 440 880 Frekvens 440 + 880 Hz 440 Hz

TONHÖJD OCH KLANG Komplext ljud, t ex ett instrument Grundton + övertoner Olika instrument har olika frekvensinnehåll Klangfärg Vi uppfattar grundfrekvensen som tonhöjden

KLANGFÄRG Gitarr Klarinett Människa Tid Frekvens 0 500 1000 1500 2000 0 500 1000 1500 2000 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

KLANGFÖRÄNDRING - EQ Vi kan förändra ljudets klangfärg utan att musiken förändras equalization Dämpa vissa frekvenser Lågpassfilter släpper bara igenom låga, dämpar höga Högpassfilter vice versa Bandpassfilter släpper igenom frekvenser inom visst frekvensområde Original Lågpass Högpass Bandpass <3400 Hz >200 Hz 200-3400 Hz (som telefon)

AMPLITUD Volym SPL (Sound Pressure Level) Ljudtrycksnivå Förändrat tryck på trumhinnan Mäts som lufttryck, i bar Normalt lufttryck ca 1 bar Örat uppfattar skillnader på delar av en bar (mikro= miljondel) Små, små förändringar

AMPLITUD Hörselgränsen är förändringar på 0,0002 bar (2 10-10 ) Högsta gräns smärtgräns 0,2 mbar (milli=tusendel) (2 10-4 ) Skillnad 1:1 000 000 Hörseln är logaritmiskt

LOGARITMISK SKALA Linjär Logaritmisk 1000000 1000000 100000 10000 500000 1000 100 100000 1000 0 10 0 log(100)=2 (10 2 ), log(1000)=3 (10 3 ) osv

DECIBEL Decibel förkortas db Tryck referens är hörseltröskeln=0,0002 bar Dubbelt tryck ökar 6 db 20 db 10 gånger högre tryck Smärtgränsen är 120 db Det är så örat uppfattar ljudnivån! db = 20 log( Tryck ) Tryck referens

DECIBEL OLIKA LJUD

FÖRSTÄRKARDECIBEL Ofta ser man på stereoanläggningar skalor där det högsta värdet är 0 db, sedan bara negativa värden 0 db den högsta volymen anläggningen kan ge Denna används som referens! Samma princip kvoten av lägre utsignaler relativt referensen ger negativa db

OLIKA FENOMEN Beats örat kan inte separera två väldigt närliggande frekvenser Man hör snittfrekvensen och amplituden varierar som skillnaden mellan frekvenserna Utnyttjas när man stämmer stränginstrument 1 0.5 0-0.5-1 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 1 0.5 0-0.5-1 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 2 1 0-1 -2 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 200 Hz 208 Hz 200 + 208 Hz (hörs 204 Hz, beat på 8 Hz)

RUMSUPPFATTNING Två öron ger stereomöjligheter vi kan uppfatta vart ett ljud kommer ifrån Ett öra kan inte lokalisera en ljudkälla ordentligt Öronen och hjärnan analyserar skillnaden i intensitet mellan öronen skillnaden i ankomsttid effekterna av ytterörat Kan även användas av ett öra (monolyssning)

RUMSUPPFATTNING Det uppstår en akustisk skugga för ena örat Ljudet måste reflekteras Förlorar intensitet Tar längre tid Låga frekvenser kan runda huvudet, tar dock längre tid

RUMSUPPFATTNING Stereohögtalare Utnyttjar intensitetskillnader till att placera ut instrument mellan högtalarna Om ljudkällan är lika stark i båda öronen befinner sig rakt framför Surround fler högtalare gör att ljudkällor kan placeras ut runtom i rummet

RUMSUPPFATTNING Ljudet sprids åt alla håll från en ljudkälla Bara en liten del når lyssnaren direkt (direktljud) Resten studsar runt och reflekteras eller absorberas Olika frekvenser reflekteras olika, klangen ändras Reflekterat ljud anländer senare och från andra håll än direktljudet Direktljud tidiga reflektioner reverb

RUMSUPPFATTNING

RUMSUPPFATTNING Tidiga reflektioner inom 50 ms Örat och hjärnan sammanfogar ljud inom ca 30 ms, allt tolkas som en och samma ljudkälla Reflektioner gör ljudet fylligare och ger en uppfattning om rummets storlek Större rum tar längre tid att reflektera Litet rum/kyrkosal?

25 ms delay

50 ms delay

75 ms delay

RUMSUPPFATTNING Reverb reflektioner som anländer efter 50 ms Kommer från alla möjliga håll Ger värme och fyllnad till ljudet Hjärnan använder reverbets tid och klang (oftast basfrekvenser som hänger kvar längst) för att uppfatta hårdheten på omgivande ytor Reverbets volym i förhållande till direktljud ger en uppfattning om avståndet till källan

RUMSUPPFATTNING Direktljud ger information om ljudkällans placering, storlek och klangfärg Tidiga reflektioner ger information om rummets storlek Reverb ger information om rummets ytor. Proportionen mellan reverb och direktljud ger uppfattning om avstånd

LJUDEFFEKTER På konstgjord väg kan man ändra rummet som en inspelning ägt rum i Genom att lägga på distortion och begränsa bandbredden (frekvenserna) kan man t ex få rösten att verka komma ur en flygplansradio Talinspelning utan effekter Talinspelning med reverb Talinspelning med distortion Talinspelning med distortion och bandbreddsbegränsning

INSPELNING OCH DIGITALISERING

HUR FÅNGAR MAN LJUDET? I början (Edison uppfann fonografen 1877) spelade man in mekaniskt man sjöng in i en tratt, luftstötarna påverkade ett membran och ljudvågorna ristades in i skivor Nu (sedan 1920-talet) spelas allt in elektriskt Mikrofonen

DIGITALISERING En ljudsignal är analog Vi kan inte höra digitalt ljud Digitalt är bra för att lagra och bearbeta ljud! Kopiera utan förluster A/D-omvandlare (analog digital) D/A-omvandlare tillbaka, till högtalare

DIGITALT LJUD Digitalt ljud lagras binärt, som ettor och nollor Antingen är det en signal eller inte Kan ge bättre kvalitet mer säkerhet Lätt att kopiera Läs av en analog signal och koda den Kolla vad nivån är med jämna intervall

SAMPLING Läs av signalen med ett visst tidsintervall CD-kvalitet 44100 Hz (44,1 khz) samplerate Kan få med frekvenser upp till 22 khz 22 khz, 11 khz kan räcka för talinspelning

KVANTISERING Man måste digitalisera signalens nivå också Hur många ettor och nollor ska användas för varje sampel? Vilket bitdjup? Ju fler bitar desto större noggrannhet CD 16 bitar = 65536 nivåer, 8 bitar = 256 nivåer

DIGITAL SIGNAL Signalen blir taggig innehåller extra frekvenser Slätas ut innan den omvandlas till analog signal Ju högre sampel- och bitvärde desto mindre taggig

DIGITALT LJUD Olika samplerates och bitdjup 44,1 khz, 16 bit (original) 22,05 khz, 16 bit 44,1 khz, 8 bit 22,05 khz, 8 bit 11,025 khz, 8 bit Tal 44,1 khz, 16 bit Tal 11,025 khz, 8 bit

DIGITALT LJUD Råformat för ljud är.wav (PC) och.aif (MAC) CD-kvalitet: 44,1 khz, 16 bit, stereo Filstorleken blir stor 44 100 16 2 = 1 411 200 bit/s (176 400 byte/s) ca 10,6 MB/min CD som rymmer 650 MB rymmer 60 min musik

KOMPRIMERING Lossless förlustfri Går att återskapa filen till originalskick Tar bort överflödig information, t ex flera nollor i rad T ex FLAC minskar filstorleken 30-50 % Lossy förluster uppstår Viss information går förlorad för alltid Går att minska filstorleken mer

KOMPRIMERING MP3 lossy komprimering Tar både bort både överflödig information och riktig information Utnyttjar psykoakustik och människans hörsels egenskaper, komprimerar i frekvensplanet Tar bort sånt som vi ändå inte hör, t ex låga toner med frekvenser nära högre toner Komprimerar ner till en tiondel av filstorleken utan att (de flesta) människor kan höra skillnad!

AKUSTIK Tänk på hur omgivningen låter vid inspelningen Vi hör selektivt och kan urskilja ljud i störiga miljöer, vi tänker inte på störningarna Mikrofoner tar upp allt ljud Hörs inte förrän vid uppspelning Försök lyssna på inspelningen Jobbigt att spela in nytt ljud

AKUSTIK Vilket rum spelas ljudet in i? Efterklangen Stående vågor Beroende på rumsdimensionerna förstärks vissa frekvenser, med våglängder som passar i rummet I en studio försöker man bygga bort reflektioner